(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-23
(45)【発行日】2023-03-31
(54)【発明の名称】管網解析方法、管網解析プログラム
(51)【国際特許分類】
G06F 30/20 20200101AFI20230324BHJP
G06F 30/18 20200101ALI20230324BHJP
G06Q 50/06 20120101ALI20230324BHJP
E03B 1/00 20060101ALI20230324BHJP
【ＦＩ】
G06F30/20
G06F30/18
G06Q50/06
E03B1/00 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019094512
(22)【出願日】2019-05-20
(65)【公開番号】P2020190821
(43)【公開日】2020-11-26
【審査請求日】2022-02-28
(73)【特許権者】
【識別番号】503063168
【氏名又は名称】東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000626
【氏名又は名称】弁理士法人英知国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】深見 洋介
(72)【発明者】
【氏名】松田 淳平
(72)【発明者】
【氏名】大石 剛
【審査官】堀井 啓明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２６７０７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２９７１２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３０／００－３０／３９８
Ｇ０６Ｑ ５０／０６
Ｅ０３Ｂ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンピュータに管網解析処理を実行させるためのプログラムであって、特定領域の管網の全域の中から設定口径以上の幹線管路を抽出するステップと、
前記幹線管路以外の管路の中、前記管網の全域に対して予め行われた全体管網解析の結果から前記幹線管路への流入量が設定流量以上である管路を配水起点まで抽出して選択管路とするステップと、
前記幹線管路と前記選択管路以外の管路を削除した管網を対象にして、幹線管網解析を行うステップとを有することを特徴とする管網解析プログラム。
【請求項2】
前記選択管路への流入量が設定流量以上である管路を配水起点まで抽出して前記選択管路に加えることを特徴とする請求項１記載の管網解析プログラム。
【請求項3】
削除した管路に設けられた使用者ノードを集約して、前記幹線管路又は前記選択管路上に使用量を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の管網解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、管網解析方法及び管網解析プログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
都市部に付設されている水道管やガス管などの流体輸送管は、所定面積の地域内で、複数の接続点で網状に管路を結んだ管網（pipe network）を形成している。管網内では、輸送流体の需要変動によって流量や圧力といった管網状態が変化しており、また、配管施設の更新や拡張、或いは流体の漏洩や工事等に伴う管路の遮断などといった、施設状況の変化によっても、管網状態は変化する。
【0003】
管網状態は、特定の地域毎に流体供給事業者（自治体やガス供給事業者など）によって管理されている。輸送流体を需要先に安定供給するためには、管網状態の把握を定期的に行うことが必要であり、また、大規模漏洩の発生などの緊急時には、漏洩発生等による管網状態の変化を速やかに把握することが必要になる。
【0004】
管網状態の把握は、コンピュータ・シミュレーションによる管網解析によって行われている。管網解析は、上水道を例にすると、配水池や流出点、ポンプ、減圧弁、管路接続点を抽象化した節点（ノード）と、これらを繋ぐ管路から、管網モデルを作成し、データベース化されている施設情報などの管網データと現在の池の水位や管路の流量などのオンラインで送信されてくる観測情報を基に、現状の管網状態（各ノードやノード間の管路における水圧，流量，流向など）を解析する。この管網解析においては、少なくとも１つの供給源ノードと複数のノードとが抵抗を有する管路によって接続された管網のループ選定をコンピュータを用いて行うループ選定方法などが提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平８－１２９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
管網解析は、流体供給事業者が一般に使用しているコンピュータの処理能力に限界があることから、ノード点数が多い大規模な管網を対象にすると解析処理に多大な時間を要することになる。このため、定期的或いは緊急時に管網状態の変化を把握したい場合に、速やかに解析結果を得ることができない問題が生じる。
【0007】
これに対しては、従来、全域の管網の中から管路の口径が大きい幹線管路を抽出して、幹線管路から分岐する設定口径以下の管路を削除することで、解析対象の管網を簡略化して解析時間の短縮を図ることが行われているが、小口径の枝管であっても、大流量の管路が存在している場合があり、これらを無条件で削除すると、良好な解析精度を担保できなくなる問題があった。
【0008】
本発明は、このような問題に対処するために提案されてたものである、すなわち、管網解析において、所定の解析精度を担保した上で、解析対象の管網を簡略化して、解析に要する時間の短縮を図ること、などを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような課題を解決するために、本発明の管網解析方法或いは管網解析プログラムは、以下の構成を具備するものである。
【0010】
管網解析を行う方法或いはコンピュータに管網解析処理を実行させるためのプログラムであって、特定領域の管網の全域の中から設定口径以上の幹線管路を抽出する工程或いはステップと、前記幹線管路以外の管路の中、前記管網の全域に対して予め行われた全体管網解析の結果から前記幹線管路への流入量が設定流量以上である管路を配水起点まで抽出して選択管路とする工程或いはステップと、前記幹線管路と前記選択管路以外の管路を削除した管網を対象にして、幹線管網解析を行う工程或いはステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
このような特徴を有する本発明は、管網解析において、所定の解析精度を担保した上で、解析対象の管網を簡略化して、解析に要する時間の短縮を図ることがができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】コンピュータに管網解析を行わせるためのシステム構成例を示した説明図である。
【図2】本発明の実施形態に係る管網解析方法（管網解析プログラム）の工程（ステップ）フローを示した説明図である。
【図3】全体管網解析の対象となる管網図を示した説明図である。
【図4】管網解析の対象となる管網のモデル図を示した説明図である。
【図5】管網解析の対象となる管網のモデル図を示した説明図である。
【図6】管網解析の対象となる管網のモデル図を示した説明図である。
【図7】管網解析の対象となる管網のモデル図を示した説明図である。
【図8】幹線管網解析の対象となる管網図の例を示した説明図である。
【図9】管路削除前後の使用ノードの集約を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
【0014】
本発明の実施形態に係る管網解析方法は、図１に示すようなコンピュータ・シミュレーションシステムによって実行される。管網解析を行うコンピュータ１には、解析対象となる既設管網の施設情報である管網データのデータベース２から管網解析に必要な情報が入力される。また、既設の管網に対して、更新・拡張を行う場合には、それに応じた情報が更新・拡張情報入力手段３から入力される。更には、現在の配水池の水位や各管路の流量或いは各需要先での需要量などが、各観測点４で計測され、その計測値がネットワーク５を介してコンピュータ１に入力される。
【0015】
コンピュータ１には、前述した情報の入力を基にして管網解析を行うプログラムがインストールされている。このプログラムは、既知の解析プログラムによって行われる全体管網解析ステップＳ０を加えて、以下の処理を実行するステップＳ１～Ｓ３を備え、各ステップで、本発明の実施形態に係る管網解析方法の各工程が実行される。
【0016】
ステップとしては、図２に示すように、予め行われた全体管網解析ステップＳ０に対して、幹線管路抽出ステップＳ１、選択管路設定ステップＳ２、幹線管網解析ステップＳ３を有する。
【0017】
予め行われた全体管網解析ステップＳ０は、特定領域の管網の全域に対して既知の方法で管網解析を行う。このステップでは、解析対象となる特定領域の管網の諸情報をデータベース２から取得し、図３に示すような管網図を表示すると共に、各ノードや管路などの管網施設において、水圧、流量、流向などを算出する。図３において、Ｒは、管網内に配備されている配水池を示しており、Ｐは、管網内に配備されているポンプ場を示している。
【0018】
幹線管路抽出ステップＳ１は、全域の管網の中から設定口径以上の幹線管路を抽出する。ここでは、管路の口径に着目して、設定口径以上の管路を幹線管路とし、設定口径未満の管路を幹線管路以外の管路とする。従来の幹線管網解析では、ここで抽出した幹線管路のみを解析対象にしており、解析に要する時間の短縮は図られるが、解析対象から外された管路の流量が大きい場合には、解析精度が低下することになっていた。
【0019】
これに対して、本発明の実施形態では、幹線管路抽出ステップＳ１の後に、選択管路設定ステップＳ２を設けて、解析精度の低下を抑止している。このステップＳ２では、前述した幹線管路抽出ステップＳ１にて、幹線管路に抽出されなかった（設定口径未満の）管路の中から、一定の条件を充たす管路を選択して、これを幹線管網解析の対象に加える。ステップＳ２にて選択される管（選択管路）は、前述した全体管網解析ステップＳ０の結果から、幹線管路への流入量が設定流量以上である管路を配水起点まで抽出して、これを選択管路とする。
【0020】
図４～図６は、管網解析の対象となる管網のモデル図を示している。図において、Ｒ１は配水起点であり、管路Ｐ１，Ｐ２は、配水起点Ｒ１に繋がる幹線管路である。また、管路Ａ～Ｅは、口径が設定口径Ｄｓより小さい中小口径管であり、幹線管路に直接又は間接的に繋がっている。
【0021】
このような管網モデルにおいて、図４に示すように、管路Ａの幹線管路への流入量Ｍが設定値（閾値）Ｍｓより小さい場合には、管路Ａ～Ｅは全て削除対象の管路になり、これらを削除した幹線管路のみを対象にして、ステップＳ３の幹線管網解析を行う。
【0022】
これに対して、図５に示すように、管路Ａの幹線管路への流入量Ｍが設定値（閾値）Ｍｓ以上の場合には、管路Ａを配水起点まで抽出した管路が選択管路になって、削除対象管路から外されることになる。図５の場合には、管路Ｂ～Ｅが削除対象の管になり、これらを削除した幹線管路と管路Ａを対象にしてステップＳ３の幹線管網解析を行う。
【0023】
そして、更に解析精度を高めたい場合には、図６に示すように、選択管路になっている管路Ａへの流入量を考慮して、流入量Ｍ１が設定値（閾値）Ｍｓ１以上の場合に、管路Ａに繋がる管路Ｂを選択管路に加える。図６の場合には、管路Ｂへの流入量Ｍ２が設定値（閾値）Ｍｓ２未満であるため、管路Ｃ～Ｅが削除対象の管路になり、これらを削除した幹線管路と管路Ａ，Ｂを対象にしてステップＳ３の幹線管網解析を行う。
【0024】
ここでの流入量Ｍ，Ｍ１，Ｍ２は、全体管網解析ステップＳ１にて得られた値であり、幹線管路を抽出するための設定口径Ｄｓと選択管路を設定するための設定値Ｍｓ，Ｍｓ１，Ｍｓ２は、解析時の入力条件として任意に設定することができる。図６に示す流入量Ｍ，Ｍ１，Ｍ２の条件で、幹線管路を抽出するための設定口径Ｄｓを中口径Ｄ２の管路を含めるように設定した場合には、図７に示すように、管路Ｃと管路Ｄは、中口径管の部分が削除対象から外れることになる。このような場合には、削除された管路の流量をノードとして管路Ｃ，Ｄの削除されなかった部分の末端に設定する。
【0025】
このような選択管路設定ステップＳ２を設けることで、全体管網解析の結果を考慮して、削除対象の管を自動的に選別することができるので、解析精度への影響を最小限に抑えながら、解析時間の短縮を実現することができる。
【0026】
図８は、図３に示した全域の管網図に対して、ステップＳ１で抽出された幹線管路とステップＳ２で設定された選択管路を除いた管路を削除した管網図の例であり、このような管網図を対象にして幹線管網解析ステップＳ３が実行されることになる。
【0027】
幹線管網解析ステップＳ３においては、図９に示すように、削除対象の管路に使用者ノードが複数ある場合（例えば、使用量Ｎ１，Ｎ２）には、削除された管路の使用者ノードは集約されて１つのノードになり、幹線管路又は選択管路上の削除された管の分岐位置に使用量（Ｎ１＋Ｎ２）が設定されることになる。このような設定によって、選択管路を除いた小口径管の削除前後で管網全体の使用量が変わらないように設定することができる。
【符号の説明】
【0028】
１：コンピュータ，２：データベース，３：更新・拡張情報入力手段，
４：観測点，５：ネットワーク
４：観測点，５：ネットワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】